🛩️ Симулятор польоту — підйомна сила, опір, звалювання

Керуй 2D літаком за допомогою тангажу (клавіші ↑↓ або кнопки). Встановлюй тягу і площу крила, щоб дізнатися, як кут атаки, повітряна швидкість і висота впливають на підйомну силу. Перевищ критичний кут атаки — і літак звалиться!

🇬🇧 English

Параметри літака

Керування тангажем

або натискай ↑ ↓

✓ Нормальний політ

Дані польоту

Швидкість—
Висота—
Вертикальна швидкість—
Тангаж / КУА—
Підйомна сила—
Аеродинамічний опір—
Аеродинамічна якість—
Фізика:
L = ½·ρ·C_L(α)·A·v²
D = ½·ρ·C_D(α)·A·v²
C_L(α) ≈ 2π·α (лінійно)
Звалювання при α > 15°

Аеродинамічне звалювання

Літак створює підйомну силу тому, що кут атаки крила відхиляє повітря вниз. У міру збільшення кута атаки коефіцієнт підйому C_L зростає лінійно — до критичного кута (~15°). Після цього потік відривається від верхньої поверхні крила, підйомна сила різко падає, а опір зростає. Це називається звалюванням. Швидкість звалювання залежить від маси, площі крила та щільності повітря. Для виходу зі звалювання потрібно зменшити кут атаки (ніс вниз) і відновити швидкість. Звалювання на малій висоті небезпечне — може не вистачити висоти для виходу.

Про цю симуляцію

Ця модель прораховує рух літака під дією чотирьох сил — тяги, ваги, підйомної сили та аеродинамічного опору — за формулами L = ½·ρ·C_L(α)·A·v² та D = ½·ρ·C_D(α)·A·v², де коефіцієнт підйому C_L зростає лінійно з кутом атаки α, поки той не перевищить критичне значення. Керуючи тангажем, тягою, площею крила та масою, можна побачити, як змінюється швидкість, висота і момент, коли настає звалювання.

🔬 Що демонструє

Симуляція показує залежність підйомної сили та опору від кута атаки й густини повітря, яка спадає з висотою за експоненційним законом. Коли кут атаки перевищує приблизно 15°, потік відривається від крила, C_L різко падає — це звалювання, показане червоним індикатором.

🎮 Як користуватися

Повзунки задають тягу (0–200 кН), площу крила (10–300 м²) і масу літака (1–200 т). Кнопки або клавіші ↑/↓ змінюють тангаж (ніс вгору/вниз), а кнопка «Скинути» повертає літак у вихідний стан на початковій швидкості 120 м/с.

💡 Чи знали ви?

Справжній літак звалюється при одній і тій самій індикованій швидкості незалежно від висоти польоту, адже підйомна сила залежить від динамічного тиску повітря, а не від істинної швидкості відносно землі.

Поширені запитання

Чому кут атаки, а не швидкість, визначає звалювання?

Підйомна сила пропорційна коефіцієнту C_L, який у цій моделі зростає лінійно з кутом атаки за формулою 2·пі·α, поки той не перевищить критичний кут близько 15°. Після цього потік повітря відривається від верхньої поверхні крила, C_L падає, а опір зростає — незалежно від того, летить літак швидко чи повільно. Саме тому пілоти стежать за кутом атаки, а не лише за швидкістю.

Як площа крила впливає на політ?

Підйомна сила і опір пропорційні площі крила A: більше крило за тієї самої швидкості й кута атаки створює більшу підйомну силу, але й більший опір. У симуляторі збільшення площі крила повзунком дозволяє літати повільніше без звалювання, проте вимагає більшої тяги для підтримання швидкості через зрослий опір.

Чому з висотою поведінка літака змінюється?

Густина повітря спадає з висотою за експоненційним законом (масштаб близько 8500 метрів у цій моделі), тому на великій висоті підйомна сила та опір при тій самій швидкості значно менші. Щоб компенсувати це, літаку потрібна вища істинна швидкість для створення тієї самої підйомної сили — тому реактивні літаки на ешелоні летять значно швидше, ніж поблизу землі.

Що показує співвідношення підйомної сили до опору (L/D)?

Відношення L/D характеризує аеродинамічну ефективність: чим воно вище, тим менше тяги потрібно для підтримання польоту на певній швидкості. У симуляторі це значення виводиться в реальному часі та падає різко в момент звалювання, коли опір зростає, а підйомна сила обвалюється.

Як тяга, маса і кут атаки пов'язані між собою?

Прискорення літака визначається сумою тяги, підйомної сили, опору та ваги, поділеною на масу. Більша маса за тієї самої тяги дає менше прискорення й вищу швидкість звалювання, оскільки для компенсації ваги потрібна більша підйомна сила, а отже, і більший кут атаки або швидкість.